Fizik Nedir ve Neden Önemlidir

Fizik Nedir ve Neden Önemlidir

Çevremizdeki her şey bir şekilde enerji kullanır. Otomobillerimiz, uçaklarımız ve trenlerimiz yakıt yakar, bilgisayarlarımız elektrik kaynakları ve Wi-Fi bağlantıları gerektirir ve telekomünikasyon cihazlarımız hücresel sinyallerle çalışır.

Esasen, genişletilmiş yeteneklerimizle birlikte, yeni enerji biçimlerine artan bir ihtiyaç ortaya çıktı; ve bu, nükleer güç veya fosil yakıtlar veya hibrit güç gibi alternatif enerji kaynakları olabilir.

Fizik. Tanım

Fiziği öğrenirken ve tartışırken, ağırlıklı olarak bilimin temel unsuru olan enerjiye odaklanırız. Bu bağlantıyı daha iyi anlamak için fiziğin sağlam çalışan bir tanımına başvurmak yardımcı olur.

Fizik. Madde ve enerjinin hem ayrı ayrı hem de birbirleriyle kombinasyon halinde incelendiği bilim.

Ve fiziğin daha ayrıntılı bir çalışma tanımı şöyle olabilir: Doğa bilimi veya maddenin yasaları, özellikleri ve onlara etki eden kuvvetlerle ilgilenen doğal nesnelerle ilgili bilim. Çoğu zaman fizik, madde üzerinde etkisi olan kuvvetler, yani yerçekimi , ısı , ışık , manyetizma , elektrik ve diğerleri üzerinde yoğunlaşır .

Fizik. Oryantasyon

Fizik, örneğin biyoloji ve kimya gibi diğer bilim dallarının unsurlarını kullandığından, diğer bilimlerden daha karmaşık olma ününe sahiptir.

Fizik, (19. yüzyıla kadar birlikte gruplandırıldığı) doğa felsefesinin aksine , doğal dünyayı betimlemek için bilimsel yöntemlere dayanır.

Evrenin temel ilkelerini anlamak için fizik, diğer doğa bilimlerinden birçok çalışmadan yararlanır. Bu örtüşme nedeniyle, fizikte incelenen fenomenler (örneğin enerjinin korunumu) tüm malzeme sistemlerinde ortaktır. Enerjiye (dolayısıyla fizik) uygulandıkları belirli yöntemlere genellikle “fizik yasaları” denir.

Biyoloji, kimya, jeoloji, malzeme bilimi, tıp, mühendislik ve diğer doğa bilimlerinin her biri fizik yasalarına bağlı sistemlerle çalıştığı için, fizik genellikle “temel bilim” olarak adlandırılır.

Fizik yasalarının diğer tüm bilimlere nasıl uygulandığına bir örnek olarak, atomları ve molekülleri inceleyen madde bilimi olan kimyanın kimyasal bileşikler üretmek için kuantum mekaniği, termodinamik ve elektromanyetizma teorilerine uyduğunu düşünün.

Fizik ve Matematik

Bir bütün olarak fizik, matematikle yakından ilişkilidir, çünkü fizik yasalarının formüle edilebileceği ve tahminlerinin nicelleştirilebileceği mantıksal yapıyı sağlar. Fizik tanımlarının, modellerinin ve teorilerinin pek çoğu matematiksel semboller ve formüller kullanılarak ifade edilir.

Fizik ve matematik arasındaki temel fark, nihai olarak fiziğin maddi dünyanın açıklamalarıyla ilgilenmesi, matematiğin ise gerçek dünyanın ötesine geçebilecek soyut mantıksal kalıplara odaklanmasıdır.

Fizik, maddi dünyaya odaklandığından, teorilerini gözlem veya deney olarak bilinen süreçle test eder. Teoride, fiziğin nerede kaldığını ve matematiğin nereden geldiğini tespit etmek nispeten daha kolay görünebilir. Bununla birlikte, gerçekte, böyle net bir ayrım her zaman mevcut değildir. Bu nedenle, fizik ve matematik arasındaki gri alanlar genellikle “matematiksel fizik” olarak adlandırılır.

Hem mühendislik hem de teknolojinin fizikle de bağları vardır. Örneğin, elektrik mühendisliği elektromanyetizmanın pratik uygulamasını inceler. Bu nedenle, fiziğin köprülerin inşasında veya elektronik teçhizatın, nükleer silahların, lazerlerin, barometrelerin ve diğer değerli ölçüm cihazlarının yaratılmasında bir bileşen olduğunu oldukça sık göreceksiniz.Daha fazlasını öğrenmek ister misiniz? Neden Fizikte çevrimiçi bir ders almıyorsunuz ?

Fizik. Alan Aralığı

Fiziğin diğer bilimlerden daha karmaşık olup olmadığı konusunda kesin cevaplar bulunmamakla birlikte, fiziğin hem geleneksel hem de modern olmak üzere kesinlikle daha fazla dalı olduğunu söylemek güvenlidir.

Örneğin, var olan geleneksel fizik alt bölümleri yelpazesini ele alalım: akustik, optik, mekanik, termodinamik ve elektromanyetizma. Ve hala modern uzantılar olarak kabul edilenler var: atomik ve nükleer fizik, kriyojenik, katı hal fiziği, parçacık fiziği ve plazma fiziği.

Aşağıda, fizik biliminde var olan baş döndürücü çeşitlilikteki disiplinlerin hiçbir şekilde kapsamlı olmayan bir listesi bulunmaktadır:

  • Akustik. Ses ve ses dalgalarının incelenmesi.
  • Astronomi. Uzay çalışması.
  • Astrofizik. Uzaydaki nesnelerin fiziksel özelliklerinin incelenmesi.
  • Atom Fiziği. Atomların incelenmesi, özellikle atomun elektron özellikleri.
  • Biyofizik. Canlı sistemlerde fizik çalışması.
  • Kaos. Başlangıçtaki küçük bir değişikliğin hızlı bir şekilde sistemde büyük değişikliklere dönüşmesi için, başlangıç ​​koşullarına güçlü bir duyarlılığa sahip sistemlerin incelenmesi.
  • Kimyasal Fizik. Kimyasal sistemlerde fizik çalışması.
  • Hesaplamalı Fizik. Nicel bir teorinin halihazırda var olduğu fiziksel problemleri çözmek için sayısal yöntemlerin uygulanması.
  • Kozmoloji. Evrenin kökenleri ve evrimi de dahil olmak üzere bir bütün olarak incelenmesi.
  • Kriyofizik, Kriyojenik ve Düşük Sıcaklık Fiziği. Suyun donma noktasının çok altında, düşük sıcaklık durumlarında fiziksel özelliklerin incelenmesi.
  • Kristalografi. Kristallerin ve kristal yapıların incelenmesi.
  • Elektromanyetizma. Aynı fenomenin iki yönü olan elektrik ve manyetik alanların incelenmesi.
  • Elektronik. Genellikle bir devrede elektron akışının incelenmesi.
  • Akışkanlar Dinamiği ve Akışkanlar Mekaniği. Bu durumda özellikle sıvılar ve gazlar olarak tanımlanan “akışkanların” fiziksel özelliklerinin incelenmesi.
  • Jeofizik. Dünyanın fiziksel özelliklerinin incelenmesi.
  • Yüksek Enerji Fiziği. Son derece yüksek enerji sistemlerinde fizik çalışması, genellikle parçacık fiziği içinde.
  • Yüksek Basınç Fiziği. Genellikle akışkanlar dinamiği ile ilgili, aşırı yüksek basınçlı sistemlerde fizik çalışması.
  • Lazer Fiziği. Lazerlerin fiziksel özelliklerinin incelenmesi.
  • Matematiksel Fizik. Fizikle ilgili problemlerin çözümünde katı matematiksel yöntemlerin uygulandığı disiplin.
  • Mekanik. Bir referans çerçevesinde cisimlerin hareketinin incelenmesi.
  • Meteoroloji ve Hava Fiziği. Hava fiziği.
  • Moleküler Fizik. Moleküllerin fiziksel özelliklerinin incelenmesi.
  • Nanoteknoloji. Tek molekül ve atomlardan devreler ve makineler inşa etme bilimi.
  • Nükleer Fizik. Atom çekirdeğinin fiziksel özelliklerinin incelenmesi.
  • Optik ve Işık Fiziği. Işığın fiziksel özelliklerinin incelenmesi.
  • Parçacık fiziği. Temel parçacıkların ve etkileşimlerinin kuvvetlerinin incelenmesi.
  • Plazma Fiziği. Maddenin plazma fazında incelenmesi.
  • Kuantum Elektrodinamiği. Elektronların ve fotonların kuantum mekaniksel düzeyde nasıl etkileştiğinin incelenmesi.
  • Kuantum Mekaniği ve Kuantum Fiziği. Madde ve enerjinin en küçük ayrık değerlerinin veya kuantalarının ilgili hale geldiği bilim çalışması.
  • Kuantum Optik. Kuantum fiziğinin ışığa uygulanması.
  • Kuantum Alan Teorisi. Kuantum fiziğinin, evrenin temel kuvvetleri dahil alanlara uygulanması.
  • Kuantum Yerçekimi. Kuantum fiziğinin yerçekimine uygulanması ve yerçekiminin diğer temel parçacık etkileşimleriyle birleştirilmesi.
  • Görelilik. Genellikle ışık hızına çok yakın hızlarda hareket etmeyi içeren Einstein’ın görelilik kuramının özelliklerini gösteren sistemlerin incelenmesi.
  • Istatistik mekaniği. Daha küçük sistemlerin bilgisini istatistiksel olarak genişleterek büyük sistemlerin incelenmesi.
  • Sicim Teorisi ve Süpersicim Teorisi. Tüm temel parçacıkların daha yüksek boyutlu bir evrende tek boyutlu enerji dizilerinin titreşimleri olduğu teorisinin incelenmesi.
  • Termodinamik. Isı fiziği.

Bu kadar çok alt bölümün gelişmesinin nedeni, bir bütün olarak fiziğin böylesine geniş bir çalışma alanı sunmasıdır. Bilim adamlarının anlamlı araştırma ve çalışmalar yapabilmeleri için odaklarının kapsamını daraltmaları gerekir. Çalışma alanlarını daraltarak, tüm doğal (fiziksel) dünyada var olan bilgi ve verilerin büyüklüğü karşısında boğulmaktan kaçınırlar.

Enerji Üretim Yöntemleri

Enerji ve iş (iş yapabilme yeteneği olarak tanımlanan enerji) günlük hayatımızın önemli bir bölümünü kaplar ve fizikteki en önemli konular arasındadır. Fizikle ilgili bir tanım açısından iş, normalde hakkında düşündüğümüz iş türünden oldukça farklı bir anlama sahiptir. Fizikte iş, yalnızca bir nesne uygulanan bir kuvvet yönünde hareket ettirildiğinde yapılır.

Fizikte enerji, iş yapabilme yeteneği olarak tanımlanır. Bu mantıklı görünmüyor mu? Ne kadar çok enerjiniz varsa, o kadar çok iş başarabilir ve o kadar çok faaliyette bulunabilirsiniz. Kullanılan bir formül açısından iş, uygulanan kuvvetin hareket edilen mesafeyle çarpımıdır veya W=F x d’dir.

Fizik Tarihi

Tarih öncesi çağ

1800’lerin sonlarında Sanayi Devrimi’ne kadar, insanların sınırlı bir enerji talebi vardı. Yemek pişirmek, ısınmak ve güvenlik amacıyla ateş, güç ve ulaşım için hayvanlarla birlikte, insanlar gerçekten temel ihtiyaçlarının çoğunu karşılamış oldular.

Ateş ve hayvanlara ek olarak, insanlar da enerji olarak rüzgarı kullanıyorlardı. Bu bilgi, MÖ 1200 civarında, insanların “yelken” olarak bilinen uzantıyla teknelerini hareket ettirmek için bir yöntem olarak rüzgarı kullanmayı öğrendiği Polinezya’da edinildi .

Yaklaşık 5000 yıl önce, Çinliler manyetik enerjiyi ilk kullananlardı. Denizcileri yönlendirmek için manyetik demir nesnelerin çekimine güvendiler ve Dünya’nın manyetik alanı sayesinde onları kuzey yönüne yönlendirdiler.

Yaklaşık 2500 yıl önce, Yunan filozof Thales, elektrik enerjisini keşfettiği için kredilendirildi. Thales, kürkü bir kehribar parçasına sürterek toz ve diğer parçacıkların kehribara elektrostatik bir kuvvet olarak bilinen bir güçle yapıştığını buldu.

Ve MÖ 1000’de, odundan daha yavaş ve daha uzun yanması ve daha fazla ısı sağlaması nedeniyle Çinliler kömürü yakıt kaynağı olarak kullanmaya başladılar. Üstün bir enerji kaynağı olduğu tespit edilen bu yakıt, 1275 yılında Marco Polo tarafından Batı Dünyası’na tanıtıldı ve daha sonra sayısız yüzyıllar boyunca kullanıldı.

17. yüzyıl

1600’lerde Hollanda kömür rezervleri keşfetti ve Avrupa’daki ülkelere sağlamaya başladı. 1700’lerde İngiltere kendi kömür kaynağını keşfetti ve komşu ülkelere hem üretici hem de distribütör oldu. Kısa bir süre içinde İngiltere dağıtım yolunu genişleterek dünyanın en büyük üreticisi ve tedarikçisi haline geldi. Aynı zaman diliminde Avrupalılar, güneş ısısının soğuk havalarda iç mekanlarda bitki yetiştirme yeteneğine sahip olduğunu keşfettiler.

18. yüzyıl

1700’lerde, ormanlık alanların azalması nedeniyle, İngiltere’nin birincil yakıt kaynağı kömürdü. Bu dönemde kömür talebine daha fazla katkı, buhar makinesinin icadıydı. Kömür madenlerinden su pompalamak için tasarlanan buhar motorunun sonraki modelleri, artan sayıda silindir ve kömürü yakmak için daha verimli bir yöntem kullandı.

Sonunda, yeni geliştirilmiş buhar motoru, Sanayi Devrimi için birincil itici güç olarak hizmet etti.

19. yüzyıl

19. yüzyıl boyunca, Sanayi Devrimi yolunda gidiyordu. İngiltere’de başlayıp Avrupa, Kuzey Amerika ve dünyanın geri kalanına yayılan Devrim , yeni tanıtılan makinelerin yan ürünü olan seri üretimle damgasını vurdu. Böyle gelişen mekanize faaliyetlerin ortaya çıkmasıyla birlikte, ek enerji kaynaklarına eşi görülmemiş bir ihtiyaç geldi.

Buhar makinesiyle birlikte, ilk buharlı tekne 1807’de ve ilk buharlı lokomotif 1804’te piyasaya çıktı. Yine yeni teknolojiyle birlikte üretken, yüksek kapasiteli motorlara ve daha ucuz enerji biçimlerine olan ihtiyaç arttı.

Bu dönemde bilim adamları, enerji kaynaklarının sınırlı olduğunun farkındaydı ve örneğin güneş enerjisi, hidroelektrik enerjisi ve jeotermal enerji gibi alternatif kaynaklar aramaya başladılar. Sadece kömür kıtlığından değil, aynı zamanda kömürün yanıcı çıktısının (fosil yakıtlar) neden olduğu kalıntı etkilerden (egzoz dumanları vb.) de endişe duyuyorlardı.

1800’lerin ortalarında, alternatif enerji kaynakları çok sayıda çalışma, araştırma ve denemenin odak noktasıydı. Mouchout, 1860 yılında güneş enerjisini geliştirdi. Her ne kadar Charles Tellier, John Ericsson, Henry E. Willsie, Eneas ve diğerleri , güneş motorunda kayda değer iyileştirmeler yapmış olsalar da ; kömür yaygın olarak bulunabildiği ve önemli ölçüde daha ucuz olduğu için ticari olarak yakalanamadı.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

*